[发明专利]一种用于无线充电的线圈参数优化方法

权利要求书

1.一种用于无线充电的线圈参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、从子线圈最内匝线圈向最外匝线圈开始依次对每条边在空间中每点的磁场强度进行求解，按照叠加原理求出DD型线圈在整个空间中的磁场分布，然后对整个线圈所在空间中所有点进行矩阵运算，便可获得DD型线圈在空间中每个点的磁场分布情况；

步骤2)、根据获取的DD型线圈在空间中每个点的磁场分布情况，基于蚁群优化算法以及DD线圈的磁场分布计算公式，将待优化的参数引入DD线圈磁场分布计算公式中，以发射到接收线圈上的磁感应强度叠加矢量和为优化依据，对待优化的参数进行最优化求解，得到最优的一组设计参数；将待优化的参数引入DD型线圈的磁场计算公式中，根据如下公式：

在蚁群算法中通过状态转移矩阵对待优化的参数进行取值，通过并行计算模式，获得在接收区域内的磁感应强度的叠加和，以此，与前面每代计算出的结果中的参考值相比较，取最大值作为下一代计算中的参考值；经过多代的运算过后，可以得到接收区域内磁场强度最大时的一组设计参数。

2.根据权利要求1所述的一种用于无线充电的线圈参数优化方法，其特征在于，以DD型线圈中两个子线圈几何中心为坐标中心建立空间坐标系，针对线圈内任意P点处的磁感应强度，建立DD型线圈磁场分布的计算公式：

式中：B_iP1、B_iP2、B_iP3、B_iP4为一个子线圈内第i匝线圈对应的四个边分别在P点的磁感应强度；μ₀为真空磁导率；I为线圈中电流的大小；n为每根导线划分后的第n个微元；N为每根导线划分为微元的总个数；(x,y,z)为空间中任意点P点的坐标；(ai,bi)、(ai,bi')、(ai',bi')、(ai',bi)为第i匝线圈对应的四个顶点的坐标；

DD型线圈中其中一个子线圈中第i匝线圈各边在观测点P(x,y,z)上的磁感应强度B_iL为：

B_il＝B_iP1(x,y,z)+B_iP2(x,y,z)+B_iP3(x,y,z)+B_iP4(x,y,z)

同理可求出另一个子线圈中的第i匝线圈在观测点P的磁感应强度B_ir，利用叠加原理，即可得到整个DD线圈在P点的磁感应强度B：

B＝B_il+B_ir。

3.根据权利要求1所述的一种用于无线充电的线圈参数优化方法，其特征在于，对整个线圈所在空间中所有点进行矩阵运算，便可获得DD线圈在空间中每个点的磁感应强度。

4.根据权利要求1所述的一种用于无线充电的线圈参数优化方法，其特征在于，待优化的参数包括发射线圈的面积S、匝数z、长宽比k、匝间距w和两个子线圈之间的间距Gap。

5.根据权利要求1所述的一种用于无线充电的线圈参数优化方法，其特征在于，在蚁群算法中通过状态转移矩阵对待优化的参数进行i次取值，i≥3，通过并行计算模式，分别获得i次取值在接收区域内的磁感应强度的叠加和，以i次取值在接收区域内的磁感应强度的叠加和最大值为参考，进行第i+1次取值，并计算第i+1次取值在接收区域内的磁感应强度的叠加和；以i+1次取值在接收区域内的磁感应强度的叠加和最大值为参考，进行下次取值，直至最后得到的取值在接收区域内的磁感应强度的叠加和小于阈值，则最后取值即为最后设计参数，即可完成线圈参数优化。